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NASA的DAGGER项目或可为下一次大型太阳风暴提供提前预警

NASA的DAGGER项目或可为下一次大型太阳风暴提供提前预警 海外洞察
2023-03-31
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导读:至少,美国国家航空航天局(NASA)很快就能提前告知我们,当太阳的致命耀斑即将扰乱地球上的各类系统时。

这颗星球已足够复杂,我们无需太阳再增添新麻烦。遗憾的是,人类尚无法摧毁这颗恒星,只能被动承受其影响。不过,NASA 或许很快就能在致命耀斑扰乱地面系统前发出预警。

理解与预测空间天气是 NASA 的核心任务之一。由于太空真空环境无法传播声音,我们无法通过听觉感知辐射威胁,因此必须依赖卫星网络来监测并传输关键数据。

主要监测对象包括太阳风——一股源自太阳的持续物质流。通常情况下,地球磁层能有效吸收或消散这股粒子流;但在强太阳风暴期间,其强度可能突破磁层防御。

一旦防御失效,带电粒子将导致电子设备故障,引发比特翻转或破坏 RAM、固态存储等易失性内存。NASA 指出,即便是电报站也难以幸免,1859 年的卡林顿事件(有记录以来最强太阳风暴)就曾造成严重破坏。

虽然无法阻止恒星活动,但提前获知预警能显著提升应对能力。然而传统监测往往滞后,当人类察觉时灾害通常已经发生。那么,如何精准预测这类罕见且混乱的事件?

NASA SOHO 卫星在 2003 年太阳风暴中受干扰的画面。图片来源:NASA

NASA、美国地质调查局与能源部在前沿开发实验室联合开展研究,给出的答案正是机器学习。

团队整合了多颗太阳监测卫星及地面观测站的数据,涵盖太阳耀斑及其引发的地磁扰动信息。基于此训练的深度学习模型成功识别出“耀斑-扰动”关联模式,该系统被命名为 DAGGER:Deep leArninG Geomagnetic pErtuRbation。

尽管名称略显牵强,但实际效果显著。

研究人员利用 2011 年和 2015 年袭击地球的磁暴数据进行测试,证实 DAGGER 能快速、准确地预测全球范围内的地磁影响。该方法融合了既有技术优势并规避了其短板。正如 NASA 所述:

以往 AI 预测模型仅能为特定地点生成局部地磁预报;非 AI 模型虽能提供全球预测,但时效性较差。DAGGER 是首个结合 AI 快速分析与天地实测数据的系统,可高频更新预测结果,为全球站点提供及时、精准的预报。

或许距离手机收到太阳活动警报、提示车辆需靠边停车还有一段时日(实际上这种情况大概率不会发生),但当关键基础设施面临突发停机风险时,这项技术的意义将十分重大。毕竟,几分钟的预警窗口也远胜于毫无准备。

DAGGER 模型相关论文已开源,并刊登于本期《Space Weather》期刊,感兴趣者可查阅原文。

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